癌細胞其實很懶惰!選擇最舒服路徑來轉移

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細胞遷移(cell migration)是癌細胞侵襲和轉移的關鍵步驟,主要是細胞外基質(extracellular matrix, ECM)失調和紊亂,包含限制孔洞、橫截面區域、通道狀軌道(channel-like tracks)等。癌細胞會透過天然的 ECM 或調控基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)改變其通道狀軌道,提供物理指引,並且提供阻力最小的路徑,但詳細的路徑,仍不清楚。

近日,美國范德堡大學(Vanderbilt University)研究團隊指出,在轉移過程中,癌細胞移動速度很快,但它們其實很懶惰,所以它們會選擇舒服的路徑,即是選擇更寬、更容易導航的空間,而非更小,更狹窄的空間,以減少運動過程中的能量需求。本篇是第一項量化癌細胞在轉移過程消耗能量的研究,並且能夠預測特定的遷移途徑。相關研究成果刊登於《Nature Communications》。

透過計算模型和體外實驗,該研究團隊證明狹窄空間遷移的能量成本是透過細胞和基質順應性之間的平衡以及直接遷移決策的空間限製程度來調節的。細胞剛度的增加限制細胞體的變形,並且需要細胞誘導的基質移位以便通過狹窄的空間遷移。因此,隨著細胞剛度、基質剛度和空間限製程度的增加,驅動癌細胞遷移所需的能量成本也跟著增加,進而限制細胞遷移。然而,透過預估可能的遷移路徑之間的能量成本,就能預測遷移選擇的概率。

此外,該研究第一作者 Matthew Zanotelli 表示,類似的細胞運動也發生在其他情況下,例如,發炎期間和癒合傷口周圍。

該研究不僅幫助腫瘤專家更明白癌細胞遷移、轉移和其能量消耗和代謝之間的關係,更推進腫瘤轉移代謝體學研究和細胞代謝標靶藥物的進展。

延伸閱讀:轉移性癌細胞如何侵入正常組織? 如同鯊魚的掠食活動模式

參考資料:
1. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12155-z
2. https://news.vanderbilt.edu/2019/09/13/on-the-move-cancer-cells-prefer-a-comfort-cruise-follow-predictable-paths-of-least-resistance/

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